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摘要：新课程下对生物课程中的模型教学提出了新的要求，本文对模型教育的教育学理念、模型的概念进行了分析，并对在初中生物课堂中如何实施模型教学进行了初步研究。
关键词： 模型 生物课堂
捷克教育家夸美纽斯在他的著作《大教学论》中指出：“应该尽可能地把事物本身或代替它的图像放在面前，让学生去看看、摸摸、听听、闻闻等等。”说明在教学中直观性原则非常重要，而使用生物模型则是直观性教学最好的体现方式之一。
在教育部2011年颁布的《义务教育生物课程标准》中明确指出“生物科学是实验科学。因此，应高度重视学校生物学实验室建设，积极营造良好的实验、实践环境，同时也应鼓励学生和教师充分利用身边廉价的器具和材料，设计富有创造性的实验和实践活动。” 生物科学的发展需要观察和实验等科学手段，而在实际的课堂教学中更需要实际的观察和操作。因为生物学知识的学习一般都从感性开始，生物教学经常会使用模型。实际教学中如果仅仅使用摄影图片等多媒体展示,学生们既不能动手实践，也无法直接观察实际的物体。通过多媒体等技术手段的演示，看起来非常的便捷，而且省时省力，但是实际上学生们没有亲身体验和动手操作，那么他们对知识的掌握也只会浮于浅表，对技能的锻炼就更无从谈起。如DNA双螺旋结构的发现者沃森和克里克为例，他们在研究过程中用自制材料精心搭建了一个模型, 用模型来展示分子的结构以及三维空间的构造情况，可以说，在这项具有划时代意义的伟大工作中，模型方法与模型建构起到了极其重要的作用。
1.模型教学的教育学理念
感官教育在玛丽亚•蒙特梭利（Maria Montessori）的教育体系中占最重要的地位。她强调教育者必须信任孩子们内在的、潜在的力量，让孩子们自由的在环境中活动。为此她自制了许多特有的教具，供孩子们进行感官练习，这就是当今极富盛名的蒙特梭利教具。但是她明确的指出了如果教育者在实际操作中直接运用教具来指导孩子们，比如在使用红色教具时候直接说明匹配方式，则会使孩子们养成不用思考，死记硬背知识的习惯，也会使教具丧失其教育意义转变为呆板的玩具。教育者必须放手让孩子们自己实践，获得真知。
让•皮亚杰（Jean Piaget）认为“心理起源于动作，动作是心理发展的源泉”。他认为认知的心理既不是起源于先天的成熟，也不是起源于后天的经验，而是起源于动作，即动作是认识的源泉，是主客体相互作用的中介。学生的思维离不开具体事物和形象的帮助，通过生物模型学生能够对表象的变化做出判断，从而构建或发现他们试图掌握的事实。
2.模型的概念
模型是指模拟生物体的结构特点制成的人工仿制品、实物放大或缩小制品和简约表达生命过程的示意制品。 人民教育出版社出版的新课标教材《生物•必修1•分子与细胞》中对模型的定义是：“模型是人们为了某种特定目的的而对认识对象所做的一种简化的概括性的描述。这种描述可以是定性的；也可以是定量的；有的借助于具体的事物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。
模型是人们为了某种科学目的，通过假设的条件将复杂的原型客体抽象、简化以及纯化，必须通过模型抓住原型的本质特征, 并对抽象的假设或命题进行逻辑转换, 通过寻找变量之间的关系，以构建一个能够反映原型本质的模型。学生借助对模型的研究可以加深对原型的认识，也可以通过模型来获取解决问题的方法。
模型与原型之间的关联可以用下图来表示：
图1. 模型、原型的关系图
3.模型的分类和意义
模型可以将原型的次要细节和非本质的联系去掉，用具体的而简化的形式体现原型的各种复杂的结构、功能。在教学中可以灵活使用不同的模型来完成教学内容，选择恰当的模型教学可以提高教学质量。
模型的分类方式很多，有人将模型分为物质模型和思维模型两类。而人民教育出版社出版的生物《生物•必修1•分子与细胞》教材中提出模型的形式包括物理模型、概念模型和数学模型三类。
3.1物理模型：指的是用自制材料构建的实物或者用图片形式来直接展示原型的主要特征。如自制的实物物理模型可以帮助学生熟悉原型的结构构造，以及可以将微观的原型变为宏观模型来认识其微观结构的位置和相互联系。通过对模型的建构和操作模型来掌握原型的本质现象，同时可以培养学生的动手能力和建构能力。例如：伸屈肘的原理，生物分类等。
3.2数学模型：指的是借助于数学思想和数学方法来描述原型的性质的形式，对原型的本质特征或是运动规律进行分析然后使用恰当的数学形式来表达，进而根据表达的现象做出推测和判断。它可以反应出研究对象的变化，学生通过对数学模型的建构可以锻炼其逻辑推理能力。例如：性别决定中的“男性：女性=1:1”，研究细胞体积与表面积的关系等。
3.3概念模型：指的是将无法直观的抽象的原型进行构思，以相关概念文字和线条及符号相联系构成直观的流程图，该图能明确的展示出关键词之间的关联，既能揭示原型的本质和主要特征，还直观形象，易于理解。概念模型可以将零散的知识点归纳总结到一起，在建构模型的时候可以培养学生归纳知识和综合知识的能力。例如：染色体、DNA和基因关系，肺循环和体循环等
4.模型教学的实施方案
以北师大版全日制义务教育教科书《生物学》分析，首先理清教科书已经配备的模型教具和课程安排中已有动手操作的实验内容，初中的生物课程内实验活动非常多，所以如何选取需要进行模型教学的课程内容就至关重要。一般情况下，已有更明显和清晰的实物操作实验的内容（如：观察菜豆种子和玉米种子），可以不实施模型建构，选择模型建构的重点方向侧重于（1）可以将微观结构宏观化的内容，例如：显微镜观察植物细胞和动物细胞。该处内容可以采用建构细胞模型的方法，帮助学生清晰认识细胞的结构并理清结构和功能相联系的特点。（2）实物模型操作较困难，不容易认清原型现象的内容。例如：心脏结构。该处的实物操作实验非常不清楚，采用替代模型的方式来体会心肌收缩和舒张的原理。
4.1通过分析模型的方式来完成课堂教学内容
生物学课程中的模型建构活动，是根据课程标准的要求设计的，让学生结合具体生物学内容的学习而进行的建立模型的活动。中学生物学课程中的模型建构与科学研究中的建立模型既有联系又不完全等同：前者以后者为基础，它们的思维过程在本质上应是一致的；但两者的目的不同，建构背景不同，建构过程也不完全相同。中学生建构模型时，多数是在背景知识清晰的情况下进行的。如对细胞模型的建构和叶片结构的建构等，都是在已有知识体系较为清楚的情况下，通过制作物理模型把微观的结构放大化，加深对结构特点的认识和理解。
4.2通过建构物理模型来认识生物体结构特点
在新课程教学中，也可以通过物理模型的建构，从已有知识来建构新的知识体系。例如在“躯体运动由骨、关节和骨骼肌共同完成”一节中，如果学生们仅仅按照课本上活动的步骤制作一个“伸屈肘模型”，用理论来套模型进行实践，就会变成对理论认识的死记硬背，而不是通过生物模型的建构来自己建构理论知识。笔者将该课堂活动布置为课前作业，可以分小组集体完成（2-4人组），然后课堂上根据自制物理模型的使用情况，通过小组间的对比活动，来认识结构，由结构和功能的统一性原则再来建构理论知识，从而获得更好的学习效果。
4.3在课堂教学中恰当的使用多种生物模型进行辅助
如果遇到非常抽象的课程内容，学生既不能通过把微观结构变成宏观结构来认识，也不易从文字中理解知识结构，那么就可以采用多种生物模型同时使用的方式来构建新知识。以“性状遗传的物质基础”为例，该课内容理论性强，而且没有实物材料等进行直观观测，只能借助于挂图和文字，学生理解困难，该处笔者设计了物理模型和概念模型两类同时使用，先笔者突出遗传物质的结构图，引导学生完成概念模型的设计，然后再使用实物模型进行重点（染色体、DNA和基因关系）的强化突破，最后再以概念模型习题完成知识小结，可以起到良好的教学效果。
4.4复习课上的生物模型教学
复习课程需要将繁杂的概念、零散的知识点和各章节之间的关系整理清楚联系起来，如果教师只是简单的重复课本上的重点知识而不加以总结，则会使复杂非常的枯燥乏味，学生失去上课兴趣，也失去了复习的本意。运用概念模型总和章节重难点进行专题复习，可以把分散的相关联的知识点系统化，让学生通过建构的过程来复杂，更加轻松而完善。
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